電氣設(shè)備機(jī)房的電涌防護(hù)分析

 　　摘要：隨著電子技術(shù)快速發(fā)展，集成電路對(duì)電壓和電流脈沖的敏感程度越來(lái)越高，外部電涌過(guò)電壓和內(nèi)部電涌已成為電子設(shè)備損壞和工作中斷的主要因素之一。保證精密電子設(shè)備系統(tǒng)能正常工作的基本要求是電涌防護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)正確并很好的協(xié)調(diào)配合，以免外部電涌過(guò)壓及內(nèi)部電涌所導(dǎo)致的設(shè)備損壞。另外，必須選用合格并且品質(zhì)優(yōu)秀的產(chǎn)品關(guān)鍵字：設(shè)備機(jī)房電涌防護(hù)原理措施分析隨著電子技術(shù)快速發(fā)展，集成電路對(duì)電壓和電流脈沖的敏感程度越來(lái)越高，外部電涌過(guò)電壓和內(nèi)部電涌已成為電子設(shè)備損壞和工作中斷的主要因素之一。保證精密電子設(shè)備系統(tǒng)能正常工作的基本要求是電涌防護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)正確并很好的協(xié)調(diào)配合，以免外部電涌過(guò)壓及內(nèi)部電涌所導(dǎo)致的設(shè)備損壞。另外，必須選用合格并且品質(zhì)優(yōu)秀的產(chǎn)品。

　　新建及改擴(kuò)建工程的重要電氣設(shè)備機(jī)房應(yīng)采用高品質(zhì)電源電涌防護(hù)器，對(duì)整個(gè)電氣系統(tǒng)提供完善的電涌防護(hù)措施，同時(shí)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)及圖象等金屬導(dǎo)體有線傳輸?shù)娜蹼娋W(wǎng)絡(luò)也應(yīng)做好電涌防護(hù)，這是確保該類設(shè)備正常工作的重要技術(shù)環(huán)節(jié)。

　　1、電涌的產(chǎn)生電涌是微秒量級(jí)的異常大電流脈沖，其波頭時(shí)間一般在0.25~20μs，其單位能量一般在2.5~10MJ／Ω它可使電子設(shè)備受到瞬態(tài)過(guò)電壓的破壞。每年半導(dǎo)體器件的集成化都在提高，元件的間距在減小，半導(dǎo)體的厚度也在變薄。這使得電子設(shè)備受到瞬態(tài)過(guò)電壓破壞的可能性越來(lái)越大。如果一個(gè)電涌導(dǎo)致的瞬態(tài)過(guò)電壓超過(guò)一個(gè)電器設(shè)備的承受能力，那么這個(gè)電器元件或設(shè)備或者被完全破壞，或者使用壽命大大縮短。

　　雷電是導(dǎo)致電涌最明顯的原因，雷電擊中輸電線路導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失。每一次電力公司切換負(fù)載而引起的電涌都縮短各種計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、儀器儀表和PLC的使用壽命。另外，大型電機(jī)設(shè)備、電梯、發(fā)電機(jī)、空調(diào)、制冷設(shè)備等也會(huì)引發(fā)電涌。UPS也可能被電涌摧毀。

　　建筑物頂部的接閃器在防直擊雷時(shí)可將大部分的放電分流入地，避免建筑物的嚴(yán)重?fù)p壞。UPS不間斷電源處理電壓的嚴(yán)重下降。二者非常有用，但都不能保護(hù)計(jì)算機(jī)免受電涌的破壞，而且UPS本身集中使用了很多微處理器，也有可能被電涌摧毀。

　　27年前，IBM發(fā)現(xiàn)電涌更為常見的來(lái)源是電力公司的電網(wǎng)開關(guān)和大型電力設(shè)備（如空調(diào)和電梯）。每天都有這樣的電涌通過(guò)配電盤進(jìn)入工作室破壞電子設(shè)備或縮短其使用壽命。因此，在美國(guó)幾乎所有的有計(jì)算機(jī)或其它敏感電氣設(shè)備的建筑都安裝了電涌保護(hù)器。

　　1999年11月15日北京五星級(jí)酒店式管理的高調(diào)大廈寫字樓里的計(jì)算機(jī)被電涌襲擊，一部分計(jì)算機(jī)主板被破壞，一部分計(jì)算機(jī)被反復(fù)啟動(dòng)，有的計(jì)算機(jī)主板被電涌襲擊后使用壽命縮短一半。

　　2、電涌防護(hù)原理電涌防護(hù)采用電涌防護(hù)器，一般電涌防護(hù)器采用MOV技術(shù)，它和火花間隙技術(shù)是不同的電涌不能被阻止，因?yàn)樗�包含的能量太�?qiáng)。正是由于這種原因，保護(hù)敏感電氣設(shè)備免受電涌損壞的策略是把電涌從設(shè)備分流。理想的電涌防護(hù)器在電力線上應(yīng)是覺察不到的，而當(dāng)電壓達(dá)到一定的限值時(shí)，應(yīng)立即動(dòng)作，分流多余的能量入地。

　　MOV工作原理正是如此，直到電涌出現(xiàn)，它才動(dòng)作，否則就靜止地掛在電源線上，充當(dāng)電源正常運(yùn)行時(shí)的“守護(hù)神”。當(dāng)電壓升高達(dá)到頂先設(shè)定的水平時(shí)，MOV立即動(dòng)作，響應(yīng)時(shí)間為1~3毫微秒。MOV中的“V”是變阻器，在響應(yīng)的一瞬間，MOV的電阻從完全值降到近乎零歐姆。MOV使瞬態(tài)高電壓找到了入地的通路。吸引過(guò)電流遠(yuǎn)離敏感的電氣設(shè)備。MOV把過(guò)電壓漏泄掉。電氣設(shè)備繼續(xù)在正常的工作電壓下運(yùn)行。

　　火花間隙技術(shù)的意圖是同樣的，該技術(shù)的核心是兩個(gè)電極，形狀象牛角，由絕緣材料分開，彼此間有很短的距離。火花間隙的工作原理和雷電的工作原理一樣，當(dāng)兩個(gè)角型的電極間電位差達(dá)到一定程度時(shí)，電荷穿過(guò)兩個(gè)角型的空間打火放電，并給放電提供了人地的通路。

　　使用火花間隙技術(shù)對(duì)付電涌猶如用火來(lái)對(duì)付火。來(lái)自世界著名的采用火花間隙技術(shù)的生產(chǎn)廠家的安裝指南中提醒使用者“每當(dāng)使用火花間隙技術(shù)的電涌防護(hù)器動(dòng)作時(shí)，熱量和壓力從防護(hù)器的尾部釋放出來(lái)”。并提醒用戶：由此產(chǎn)生的熱量和壓力可能產(chǎn)生短路或火災(zāi)。由于該原因和其它原因，IEC61643—1安全規(guī)范要求采用火花間隙技術(shù)的電涌防護(hù)器配有一個(gè)限制保險(xiǎn)（F2），在系統(tǒng)保險(xiǎn)（F1）工作前，F(xiàn)2將熔斷。這種增加的保險(xiǎn)極大地降低了火花間隙技術(shù)的電涌防護(hù)器可能處理過(guò)電流的能力。實(shí)際上，增加該保險(xiǎn)的容量決定了火花間隙技術(shù)電涌防護(hù)器的電流處理能力。

　　3、電氣設(shè)備機(jī)房電涌防護(hù)措施分析

　　3.1、安裝了直擊雷防雷設(shè)備的電涌防護(hù)不可忽視直擊雷防雷設(shè)備的作用是接閃，即防止雷電直接擊中機(jī)房所在建筑物以及接閃器保護(hù)范圍內(nèi)的各種金屬管線和用電設(shè)備。對(duì)于在接閃器保護(hù)范圍外的各種金屬導(dǎo)線以及由直擊雷所產(chǎn)生的感應(yīng)雷電和建筑物內(nèi)所產(chǎn)生的內(nèi)部電涌是不能保護(hù)的。對(duì)于由電力故障所產(chǎn)生的部分外部電涌也是不能保護(hù)的。這包括：高壓／低壓動(dòng)力電源線、部分網(wǎng)絡(luò)和專用數(shù)據(jù)通信線被雷電直接擊中，建筑物內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、備用發(fā)電機(jī)、中央空調(diào)、電梯等產(chǎn)生的內(nèi)部電涌，電力故障所產(chǎn)生的各種外部電涌，因?yàn)殪o電感應(yīng)、電磁感應(yīng)、電位反擊等所造成的各種感應(yīng)雷電等等。因此必須要加裝電涌保護(hù)器以保護(hù)電源線和數(shù)據(jù)線。

　　3.2、機(jī)房接地不可等同于設(shè)備的電涌防護(hù)機(jī)房接地是計(jì)算機(jī)設(shè)備和精密電子設(shè)備正常工作的需要。機(jī)房接地主要是可以防止靜電（如靜電荷出現(xiàn)積累，可以從地線泄放掉），這樣可以保護(hù)機(jī)器和人員的安全；另外有些設(shè)備接地后才可以正常的工作（不接地會(huì)受到電磁干擾、以及無(wú)基準(zhǔn)點(diǎn)）。所以機(jī)房接地并不是用來(lái)防止雷電，也是防止不了雷電的，必須要加裝電涌保護(hù)器才可以防止雷電和內(nèi)部、外部電涌。

　　3.3、采用UPS供電的設(shè)備仍需要做電涌防護(hù)UPS的作用是對(duì)供電系統(tǒng)突然停電或電壓不足提供支持，在突然斷電時(shí)，UPS保護(hù)電氣和電子系統(tǒng)、處理控制器和數(shù)據(jù)免受部分或全部的損壞。有些UPS帶有低能的電涌抑制器。這種內(nèi)置的低能抑制器只能用來(lái)保護(hù)和UPS相連的負(fù)載